材料科学与工程论文范文

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关键词：双语教学；英语使用比例；材料科学与工程概论

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）49-0095-02

在2010-2020《国家中长期教育改革和发展规划纲要》中第一次提出了实施教育国际化的方针政策。教育国际化的重要内容之一是教学内容和课程设置的国际化。双语教学是实现教学内容和课程设置国际化的必然选择。教育国际化的另一重要形式是师生国际流动。双语教学能为学生出国留学做全方位的铺垫。因此，双语教学的意义尤为重要。

早在2001年9月，教育部颁布的“关于加强高等学校本科教学工作提高教学质量的若干意见”中，就明确提出积极推动使用英语等外语进行教学，按照“教育面向现代化、面向世界、面向未来”的要求，为适应经济全球化和科技革命的挑战，本科教育要创造条件使用英语等外语进行公共课和专业课教学。

为了使学生更好地学习国际先进的新知识、新技术，培养与国际接轨的材料类人才，我校对金属材料工程专业的《材料科学与工程概论》课程采取了双语教学。在多年的教学实践过程中，积累了一些经验，也发现了不少问题。

一、双语教学定位

从双语教学的英文表述（content and language integrated learning）中可以看到三个关键词：学科内容、语言技能、整合学习。其中“学科内容”置于“语言技能”之前，是首要目标。“整合学习”是双语教学的精髓，体现了双语教学的过程与方法。在教学设计上，要将学科内容和语言技能两个教学目标整合，处理好语言与学科内容之间的依存关系：语言是学科内容的学习媒介，而学科内容是语言学习的资源。“整合学习”也是双语教学的主要教学方式，强调以学生的自主学习与合作学习为主。在教学设计上，要创设多种有效活动，形成任务链，为学生营造主动参与、积极互动、努力探究、亲身体验的学习情境。

二、教学实践

1.课程性质与目标。本课程是我校为材料类宽专业本科学生开设的专业课程，属于专业基础课。课程凝聚材料学科知识和应用型英语知识的精髓，使用全英文专业教材，通过中英双语授课使学生在学习材料基础知识的同时，也提高学生的专业英语阅读和交流的能力。

2.教学方式与考核。本课程总学时32学时，全部为理论课，采用多媒体授课，课件以英语为主。为了提高教学效果并了解学生对知识的掌握情况，每6学时布置一次课后作业，要求用英语完成。考试方式为闭卷笔试。兼顾双语教学和学生实际情况，试卷的卷面采取英文题目，学生作答可以用中文。课程成绩由平时成绩30%（考勤+习题）和期末考试成绩70%组成。

3.授课对象。本课程授课对象为金属材料工程专业本科三年级学生，班级人数在20-40人之间。学生已经学习了两年的《大学英语》课程，已学的专业课有《材料科学基础》。由于是地方本科院校，学生的英语基础较差，约有1/3学生通过英语4级考试。

4.教师与教材。本课程授课教师为本学院材料学R到淌ΑV鹘滩奈青岛科技大学陈克正教授编写的《材料科学与工程导论》双语教材。该书以国外原版教材做参考并根据国内的教学情况及材料科学研究的最新进展对教材内容进行适度的整合。全书共分固体材料的结构、常用工程材料结构等9章。

三、问题与改进

1.英语使用比例。在双语课程中，英语的使用比例到底占多少，极大地决定了双语课程的教学效果。由于环境限制，本课程采用保留性双语教学，即部分采用双语教学。一般情况，双语教学要求英语使用比例不低于50%。在最初的教学中，因为追求英语使用比例，所以除了教材全英文外，电子课件也是全英文的，教师讲课采用中英文结合。但是实践过程中发现，学生较难接受，教学效果较差。分析原因为学生的英语基础原本就比较差，再加上诸多生僻的专业词汇和科技英语长难句，使得大部分学生上课无法听懂。根据双语教学“学科内容”为首要目标的原则，结合课堂互动的观察和学生的反馈意见，计划将教材更换为许并社编写的全中文教材《材料概论》，从而确保学生对专业知识的学习。同时为了实现双语教学“语言技能”目标，仍然保留了多媒体课件中较高的英文比例。

2.课前准备。在教学过程中发现，由于地方高校学生，英语基础薄弱，对于很多专业英语词汇甚至大学英语词汇都没掌握，造成了学生听课困难。因此提高本课程双语教学效果的另一个措施是加强学生的课前预习，尤其是对于英语基础不太好的学生。在每节课下课前，提前告知学生下次课的学习章节，并且提出相关的问题，让学生课后预习准备。学生带着问题预习会有更好的预习效果。同时注意设计不同难度的问题，提供不同英语基础的学生回答，使学生都能参与。

另外，为了使学生理解英文课件内容，编写专业词汇集发给学生，使其提前掌握每一课的专业词汇，便于学生有更多的时间理解专业知识而不是查找单词。

3.课件制作。根据学生的英语基础，从方便学生理解出发，在多媒体课件制作时，对英文专业词汇加以中文注解。为了帮助学生对重点难点知识的掌握，在多媒体课件中制作收集视频、动画、图片等各种教学素材，增加课堂内容的趣味性，提高教学效果。

在教学实践中发现，具有实际意义的科研课题或学术论文等，特别是教师科研工作中的收获或遇到的问题，相比刻板的教材理论，更能够吸引学生的课堂注意力。可见科研与教学是密不可分的，将科研引入课堂，能提高学生的学习兴趣，培养强化学生对本专业的科研兴趣和信心。在本课程中适时适量地给学生展示写科研成果或论文不但可以提高课堂教学效果，而且开拓学生在材料领域的眼界，从而提升学生对本专业的兴趣，为其今后在本专业中的工作或科研打下良好基础。

4.作业与考核。由于全英文教材中没有习题，所以课后作业题为教师自拟题目。主要针对的是课程的重点知识，题型多数为简答题。为了督促学生的英语学习，要求采用英文答题。但是学生反应太难，多数学生直接照搬教材相关文字，效果非常不好。后来简化为可以用中文答题，大部分学生能把教材中文字翻译为中文答题，但是也有少数学生将互联网搜索的中文解答直接照搬。不过至少对大部分学生来说，中文答题能加深学生对知识的理解。

课程期末考试采取笔试闭卷，但是考试成绩很不理想。经过实践反思后采取开卷考试，允许学生在考试时查阅参考书和英文字典，但是不允许使用手机等电子词典。考试题型有填空题、名词解释、判断题、简答题、综合题等。开卷后，学生的考试结果有所改善，但是学生的成绩及格率还是偏低。将试卷的大部分题目改为中文撰写，降低了试卷中的英文使用比例后，及格率提高许多。但是从学生掌握知识出发，为加强学生对所学知识的记忆理解，又将开卷考试改为了闭卷考试。经过几次考试改革后，学生考试成绩分布良好，及格率达到正常范围。

5.课时安排。本课程的总课时为32课时。采取双语教学后，要兼顾专业知识和科技英语的学习，课时量明显不够。因为在双语教学过程中，要求使用一定比例的英语授课，然而很多学生的英语基础较差，某些重点难点句子，教师必须反复讲解，这在很大程度上减慢了授课进度。这就产生了课时不够的问题。为了使该课程获得良好的教学质量，必须修改教W计划，增加总课时数到48课时，才能实现本课程采取双语教学的最终目的。

6.教学方法。在教学实践过程中，学生的学习积极性不高的另一个原因是课程教学模式单一，授课方法单调。在教学过程中，采用英语教材时，注重对ppt课件或教材内容的讲解，主要采用逐字逐句翻译的方式讲解，没有形象的描述和过多的专业阐述。这种授课方式枯燥单一，学生渐渐失去了学习和上课的积极性。解决方法之一在继续使用英文课件的基础上，更换教材为中文教材。方法之二是改变教学方法，以学生为课堂主体，加强师生互动。采用小组讨论等其他方法充分调动学生的积极性和创造性，以达到提升教学效果的目的。

参考文献：

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中图分类号：G640 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）06-0180-02

贵州省是航天航空产品生产研发基地集中地区。近年来，随着先进制造业引进涌入，对材料学科专业相关从业人员的需求量大为增加。然而，贵州大学材料科学与工程专业的设置是以传统金属材料方向为主，与高新制造业对材料压力加工、材料质量检测方面的人才需求有些错位。单一专业方向培养模式，与社会需求和行业发展分工明确细化显得不适应、脱节。学生不能根据自己的兴趣、个性、就业愿望选择专业方向，制约了学生的多样化、个性化发展及创新能力的培养[1-4]。此外，贵州师范大学、贵州理工学院等区域高校也相继开设材料类学科专业，使得本地区材料学科毕业生数猛增，就业压力增加，就业渠道必须拓展。

为了解决材料科学与工程专业人才培养模式不能完全满足市场对人才个性化、多样化的需求问题。依据贵州省材料产品制造业的发展现状和趋势，以及材料科学与工程专业学生就业市场现状。材料科学与工程专业以专业特征为基准，面向就业市场，以学生为本，灵活设计金属材料、压力加工以及材料检测及表征三个专业特色培养方向。通过构建方向课程体系，教学内容，教学方法、手段改革，加强师资队伍建设，坚持知识、能力及素质协调发展，有针对性地着重培养学生创新能力和创新精神，强化学生多样化、个性化发展，拓宽就业渠道。

一、特色专业方向课程设置

广泛进行调研，重点了解金属制造行业对人才知识、素质、能力的要求。我们按“通识公共基础+夯实大材料学科基础+明确专业专长方向”的方式实施材料科学与工程人才的培养，确定了具备相同口径的通用基础知识课程群和材料科学与工程专业核心课程群，为专业方向课程的学习奠定基础。学生根据社会需求和个性特长，自主选择专业方向，以满足学多样化、个性化发展需求。

通用基础知识课程群主要包括公共基础与人文素养等课程，重点培养学生文化素质、身体素质、思想品德素质。专业基础课是课程体系的中心组成部分，紧密围绕材料学科专业共性特征和人才培养目标设置，是三个专业方向共同开设的课程。避免课程间内容重叠，整合《固态箱变》、《金属热处理》、《热处理新技术》三门课程课程为一门核心课程――《热处理原理及工艺》，构建以《材料科学基础》、《材料力学性能》、《材料分析方法》等课程组成的专业核心课程群[5]。便于学生掌握有关材料制备合成、组织结构、性能和使用效能等四要素构成的材料学科共性基础知识规律。

专业方向课程群体与社会需求密切联系，有不同特色的专业方向实用性课程群。金属材料专业方向有《金属材料学》、《钢铁冶金概论》、《有色金属合金》、《复合材料》、《高温合金》、《航天材料》、《模具材料》等课程。压力加工方向有《材料成型工艺》、《轧制工艺学》、《挤压与拉拔》、《塑性成形数值模拟技术》、《锻压设备与工艺》、《快速成形技术》等课程。材料检测及表征方向有《材料性能测试技术》、《材料工业分析》、《无损探测》、《超声检查》、《涡流检测》、《常用检测设备与维修》等课程。

二、专业方向实践教学设置

材料科学与工程实践教学践行“理论教学与实践教学并重，更加注重实践教学，偏重专业方向”理念。改革传统实习教学模式，认识实习围绕实习基地的制备（压力加工）-检测-装配流程组织展开，学生初步掌握材料制备-组织结构-性能-使用效能为主线的科学研究方法。生产实习则各自偏重金属材料、压力加工、检测与表征专业方向，身临其境，与社会沟通，培养学生综合应用专业知识解决相应的专业方向领域中的生产实际问题。近年来，本专业实验室采购了透射电子显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射仪等大型精密仪器和实用设备，构建冶金制备、压力加工和测试与表征实验平台，为培养不同专业方向学生的创新意识和实践能力奠定了坚实基础。按照自编的《材料科学与工程专业实验教程》指导教材，以“课程综合性实验、专业方向综合性实验、专业综合性实验和创新创业实践应用开放性实验”分层次逐步深入展开。毕业论文环节实行导师制，采取自主挑选导师、过程互动的方式，激发学生研究创新的兴趣，理论联系实践，培养学生的实践认知和创新能力，保证高质量的毕业论文。近几年共有10余篇本专业学生毕业论文获学校优秀论文奖励。

激励学生参加著名专家和企业家讲授高水平专业讲座，让学生了解专业方向前沿发展动态，新成果、新理论、新技术、新产品和新理念，拓宽学生的专业视野。鼓励学生自由选题，

自主设计方案，申报大学生创新实验项目。在导师指导下，独立完成制备（加工）、检测、表征、分析实验过程。推荐优秀学生参加全国金相、节能技能大赛，提高学生主动学习兴趣，并充分展示学生创新意识和创新能力。近年来获国家级、省级、校级大学生创新实验项目及SRT项目10余项，国家级节能大赛获奖3项。

三、教学方法、手段改革

课堂教学中重视以学生为主体的教学原则，采用多媒体、科研成果案例、小组讨论、精品课程交流平台网络等方法，将繁杂的概念、原理，产品制备过程，微观组织结构以及性能检测过程、检测设备操作和维护过程等以形象化、动态化、具体化的形式，逐步深入，侧重向各专业方向学生讲授，利于提高学生学习的主动性和兴趣，以及培养学生创新和批判性思维能力。《材料科学导论》实行双语教学，学生阅读翻译外文文献的能力明显提高，有利于了解全球材料学科的前沿科研状态和知识。在实践教学改革中，材料科学与工程专业各方向充分发挥学院与企业的科研实践优势，拓宽就业渠道。从时间、教学内容以及管理措施上保证“以科研促进教学，更好地培养学生的创新能力和工程实践能力”[6]。我院于2011年开始与台湾义守大学合作办学，材料科学与工程专业各方向选派1～2名优秀学生到该校学习，这将进一步探索出国际国内合作办学之路，给本专业更多优秀学生优化知识结构、开阔学科视野提供跨校学习平台。

四、加强师资队伍建设

贵州大学材料科学与工业专业经过60多年的专业建设，储备了大批的材料学科专家学者和宽厚的工程学术文化底蕴。近几年，经过贵州大学品牌专业、省级示范性专业、国家一类特色专业，以及重点学科、硕士点、博士点授予专业建设，采用传帮带培养、引进、进修提高等方式，建立了一支教学、科研兼容，结构合理，爱岗敬业，勇于创新的专业方向教师队伍。目前本专业共有教师15人，其中教授6人，副教授6人；博士5人，硕士5人。35岁以下教师全部在读博士。本专业青年教师全部到省级材料结构与强度重点实验室兼职，掌握大型检测与表征仪器的操作和维护，为师生展开科研教学提供了技术便利。与贵州南方汇通、安大集团公司等校外实习基地建立了长期师资培养机制，以解决不同性质的企业生产问题为契机，与培养学生并举，为各专业方向师生提供了科学研究和工程实践的条件，目前有三位教师在这些企业攻读博士后。加强教师队伍团队合作，鼓励教师教学与科研并重。目前，本专业教师发表相关教研论文30余篇，出版教材《材料科学基础》、《金属材料学》、《材料科学》、《材料科学与工程专业实验教程》等4部教材。《材料科学基础》获评省级精品课程，《材料力学性能》获评校级精品课程，带动了本专业方向课程的建设。

五、结论

与时俱进，贵州大学材料科学与工程专业紧跟材料制造业发展趋势和用人市场需求，及时调整专业特色培养方向，不断深化构建特色培养方向课程体系，改革教学方法、手段，加强师资队伍建设等措施，逐步实现了专业“宽专业、厚基础、高素质、重实践、强能力”与培养方向专长化的有机统一，不仅弥补了现有专业培养模式的不足，而且也满足了学生多样化、个性化发展的需求，提升了学生就业市场竞争力。最近几年，材料科学与工程专业学生就业率一直名列贵州大学前茅，获得2011―2013年全校就业率一等奖，已呈现出学生就业自信、社会欢迎的良好互动局面。

参考文献：

[1]徐德龙，许启明，肖国先，等.关于材料类本科专业设置演化的思考[J].西安建筑科技大学学报：社会科学版，2003，22（1）：5-8.

[2]李瑜煜.复合型材料电子技术人才知识结构及课程设置的研究与实践[J].理工高教研究，2005，24（6）：105-106.

[3]张海燕，黄贵秋，石海信，等.化工专业柔性专业方向建设的探讨[J].钦州学院学报，2012，27（7）：41-44.

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中图分类号：G71 文献标识码：A

《材料科学前沿》课程是材料科学与工程专业的一门专业课。课程的目标是要求学生了解材料科学研究前沿新动态，新材料的合成与制备方法和技术以及新材料的研发对现代材料市场可能产生的影响。课程主要向学生介绍近几年内材料学科的热门研究方向，介绍新材料的物理化学特征及新材料产业与材料科学前沿之间相互依赖关系与发展规律，学生通过该课程的学习能了解新材料的研究领域及相关的新材料表征技术。通过近几年来对该课程的实践教学，笔者主要阐述学习该课程的重要性，通过实例教学来扩展学生的知识面，从而提高教学质量和教学效果，教学过程中注重培养学生创新意识和能力，探索如何让学生全面了解材料科学前沿领域为目标的课程教学新模式，同时就如何进行课堂讨论和课程论文设计等方面进行了改革，并在教学内容、教学方法、教学手段及考核方式等方面进行了有益的探索和实践。

1以材料研究前沿动态为指引，拓展教学内容

本课程是针对理工科学生开设的，其内容可分为前沿动态和新技术发展两个部分。课程基于ESI数据库中多个研究前沿，根据材料学科的特点，甄选出了2014-2015年排名前10的热点研究前沿和5个新兴研究方向，涉及材料科学及材料结构表征领域。

在前沿动态教学方面，主要学习材料学科前沿动态和国内外最新报道的新材料制备技术和实验研究方法。在新技术发展方面，主要集中在现代高新产业中正在实施产业化的新材料制备技术以及新材料研发过程中采用的先进工艺和方法。这两部分涉及知识范围较广，因此课程教学过程中注重新知识和新理论的系统化，需要不断更新国内外的发展动态，注重先新实验技术的介绍，以知名科学家及其科研团队的最新研究结果来增强教学内容的广度和深度，为培养学生的创新能力提高保障。课程中对于实验原理和设备的教学内容应该与最新设备和最新技术相一致，因此在教学过程中向学生提供如Nature和Science等专业期刊网站的链接，拓宽学生的专业视野。

2引导学生探索材料研发新领域，培养创新思维

当前课程教学面临的主要问题在于学生对新技术和新方法缺乏重视和认可，结果造成教学的低效率。因此在教学过程中，要注重培养学生创新学习的意识，逐步提高学生的学习兴趣，使学生主动在课后有兴趣去网络搜索课堂介绍的新材料和新技术。科学兴趣的培养是学生能够在该课程有所收获的基本前提，所以在教学中必须从科研实例引出技术问题，从技术问题引出科学概念，由科学概念引出解决问题的方法，让学生能够充分理解、思考所学的内容。课程基于材料科学研究前沿的分析为学生提供了独特的视角去洞悉科学研究是如何展开的，揭示了不同研究者因探究科学问题产生的关联性。

课程中关于新技术的介绍一般理解起来比较抽象，在教学中时必须注重从现实生活中的直观现象入手，解释抽象的概念。教学计划总学时主要分为两部分，第一部分内容涉及有材料科学进展和前沿动态；第二部分内容涉及有先进纳米材料、先进能源材料和先进材料制备技术的应用。在实践教学过程中，要从以下三个方面对教学内容进行选择和侧重：

（1）化学与材料科学研究前沿。由于本课程中化学与材料科学研究前沿所涉及的化学概念较多，因此学生必须对材料化学等前驱课程进行回顾。这部分章节侧重于选择钠离子电池电极材料、功能性金属有机骨架化合物、铑催化的碳氢键活化反应、基于石墨烯的光催化、石墨烯量子点的合成与应用等前沿内容。

（2）物理与材料科学研究前沿。由于本课程中物理与材料科学研究前沿所涉及的物理概念较多，因此学生必须对材料物理等前驱课程进行回顾。这部分章节侧重于选择硅烯的生长与特性、碱金属掺杂铁硒超导体、高能量转换效率聚合物太阳能电池、铁基高温超导等前沿内容。

（3）在材料结构表征新技术方面，为了增强学生对材料表征技术课程内容的理解，将AFM、XPS、FESEM、HAADF、STEM、CEPC和SPPC等材料性能现代检测方法与课程内容有机地结合起来。

3立足金属材料专业特色，促进教学改革

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中图分类号：G642 文献标识码：A

Combined with School Characteristics to Promote Training Quality

of Materials Science and Engineering Professional

ZHANG Lanfang， LI Li

（School of Civil Engineering and Architecture， Chongqing Jiaotong University， Chongqing 400074）

Abstract Improve materials science and engineering professional， mainly through innovative training model， the revised professional training programs， teaching team building， curriculum and teaching content optimization， improve students' practical ability， the measures to broaden the practice platform， highlighting the school characteristics to meet the "wide caliber， thick foundation， strong capacity， high-quality" personnel training objectives， reflecting the principles of quality， competence and knowledge of the structure of the coordinated development and to foster a community need， identify material class talent.

Key words material science and engineering; improve; strategy

0 引言

材料科学与工程是21世纪国家重点发展领域。材料科学与工程专业属于一级学科，涵盖了金属材料工程、冶金工程、无机非金属材料工程、高分子材料工程、材料物理和材料化学等二级学科专业，目前，我国大部分理工科高校都设有材料类学科，各学校的定位和特色也有所区别。

重庆交通大学材料科学与工程专业始于上世纪50年代的建材教研室，2000年成立了以公路工程材料应用为特色的材料科学与工程专业，同年获得材料学专业硕士学位授权资格。材料科学与工程专业自2001年招生，立足学校在交通土建方面的行业优势，结合土木工程专业培养满通建设需要的材料专业技术人才，通过吸收兄弟院校的办学经验，遵循“厚基础、宽专业、强能力、高素质”的原则，强化基础理论，不断优化组合土木相关课程;加强基本实验技能和实践环节训练提高学生的实践能力。为进一步理清专业建设思路、明确专业建设目标、明晰专业建设方向，立足长远，拟定切实可行的具体措施，扎实推进专业内涵建设，完善专业人才培养体系，规范教学过程，切实增强专业的办学水平、社会适应度和社会声誉，从2011年开始进行专业提升计划的实施，目前正按计划、有步骤地逐步实现。

1 明确专业定位，凝练专业特色

重庆交通大学材料科学与工程专业依托我校在交通土木行业的优势，与交通土建材料的研究、开发和应用方面的学科交叉，以无机非金属材料、有机高分子材料为基础，向相关功能材料领域拓展，教学与科研并举，立足重庆，面向西南，走向全国，建设市内绝对领先，在国内有一定影响的教学研究型材料科学与工程专业，为交通土建行业培养高层次的人才，提供高水平的科技服务。本专业经过几年的办学实践，已经形成了以土木工程材料、复合材料为特色的专业，构建了科学合理、特色鲜明的人才培养方案、课程结构体系及实践教学体系，并建立了较为完善的本科教学质量监控及质量保障体系，且运行良好，保证了教学质量，目前，已为国家特别是西部地区培养了大批优秀交通建设材料科技人才。

2 材料科学与工程专业培养水平的提升策略

2.1 人才培养模式的创新

继续发挥学校特色优势，在材料科学与工程专业现有的人才培养模式基础上，改革单一化的人才培养模式，突出学生个性发展的同时，探索具有交通特色的材料科学人才培养模式。

（1）加强学科专业调研，深入把握重庆市、西部地区及全国经济结构调整、人才市场需求和国际竞争能力的需要，结合我校由教学型向教学研究型过渡的特点，进一步明确材料科学与工程专业建设和结构调整的方向，突显办学特色。

（2）以材料科学与工程专业班级为依托，调整和完善人才培养方案、课程体系、实践教学体系等，不断完善具有交通特色的材料科学创新型人才培养方案。

（3）以全面性、开放性、主体性、实践性、差异性为培养方法，实现个体创新能力的挖掘和培养。主要体现在以下几个方面：①建立以本科生导师制为核心的全过程引导的培养模式。从入学起，就建立专业老师、辅导员联系、沟通的制度，加强学生的人生目标规划，加强对学生的指导，根据每个学生的自身特点提出阶段性的发展计划，帮助学生形成优良的计划能力和实现目标的执行能力。②在兼顾共性和个性的基础上，制定个性化培养方案。根据每个学生的特点来制定学习方案，充分发挥学生的个人特长，最大程度地挖掘每个学生的潜力。③针对现代研究型人才素质培养特点，鼓励本科生参与指导教师的科研项目研究，重在研究意识、过程与方法，学习与研究相互促进，实现个体创新能力的挖掘和培养。

2.2 培养方案修订

按照学校材料科学与工程专业人才培养目标和规格的要求，并针对我国、尤其西部地区公路工程材料人才培养方面的专业几乎为空白，进一步开展学科多层次、多尺度交叉，构建适合交通行业的高素质人才培养方案和培养模式，实现教学与科研相结合、科学与工程相促进，深化专业内涵，进一步完善以公路工程材料应用为特色的人才培养方案，同时考虑培养方案能够适应社会需求的动态变化。突出本专业的特色，按照“以科研促教学，以实践促创新，以特色促发展”的思路，培养大批在工程材料领域内的高层次、高质量、高能力的创新性复合人才。具体措施是：（1）在已重点调研国内高校办学情况的基础上，对材料科学与工程专业人才培养方案进行修改和调整，将力求与社会对材料学科人才的需求相统一，并与对应的行业单位、 企业开展对话，进一步分析并把握未来的市场需求;（2）注重专业间的协调与发展，完善课程体系，优化理论教学与实际教学环节体系及比例，扩大选修课程设置，增加实践环节，既满足人才全面发展的共性要求，又顾及学生的个性需要。（3）在材料科学与工程专业人才培养方案中将继续体现边缘学科的交叉和前沿学科的发展，并将进一步丰富其内容，及时将本专业科研成果作为专题进行讲座，以开拓学生的视野。

2.3 课程及教学内容优化

材料科学与工程专业的课程设置不但要符合专业规范，还必须突出交通行业的特色，并随着社会和专业不断发展的需求而进行必要的调整，做到需求为首，与时俱进。材料科学与工程专业的课程建设主要考虑了以下几个方面：（1）以工程材料应用特色为主线，加强工程实践能力为核心来构建本专业的核心课程、特色课程;（2）对原有课程设置加以调整，优化核心、特色课程的知识结构体系。例如，近年来本专业先后对建材实验与检测技术基础、胶凝材料学、混凝土学、沥青与沥青混合料等主干课程进行优化和教学内容的改革，取得了明显效果;（3）加强重点课程和精品课程的建设，加强课程整合，更新教学内容、不断改革教学方法和教学手段;（4）在课程教材的建设上，坚持编、选并重的原则，选用质量上乘、科学适用的优秀教材，同时也进一步加强自编教材的编写水平和出版工作;（5）利用现有试验条件，为专业课程服务，促进本科教学质量的提高。

2.4 教学团队建设

根据材料科学与工程专业特色方向所建设的目标，重点建设宽容、和谐的教学团队，培养教学团队的核心竞争力，激发团队的凝聚力。积极展示团队学术成果，加强对团队及团队带头人的宣传，从而培养一个优秀的教学团队。目前具体采取的主要措施有：

（1）重视教学队伍“双师”结构建设，利用学校的优惠政策引进高层次的人才，有效吸引骨干教师积极参与专业建设和人才培养，采取多种措施鼓励本校青年老师脱产攻读博士学位，安排出国或在国内名牌大学访学、进修，鼓励教师参加校内外多种形式的学术交流活动，并发挥每个团队成员的特长，实现每个人都是所学专业领域的专家，教学和科研都很出色，锻炼和培养一个高水平的教师团队。

（2）在教育教学研究方面，本专业全体教师积极开展课程建设、教材建设、多媒体课件建设等;编写先进、适用的高教特色教材;积极开展教学标准、课程体系、教学内容、课件、案例、实训实习项目、教学指导等教学资源的建设，同时，促进与外校各专业合作、同校各系、教研室的合作交流，进行跨学科、跨院系、跨专业的教学改革尝试，从而提高人才的培养质量，也为形成教师的教学合作机制和协作氛围起到积极推动的作用。

（3）扩大和吸引材料专业领域的一线人员到校，通过讲学、做报告、开设短期课程等形式，形成专兼结合的高水平教师队伍，并进一步建立与企业进行更深层次的资源共享与人员交流的机制。

2.5 提高实践能力，拓宽实践平台

实践教学是通过调查、实验、实习实训、课外实践活动、科研训练、毕业论文等方式培养学生的实践动手能力，实践教学是理论教学的巩固与升华。目前，实践教学环节主要是实验环节和实习环节。实验环节要增加综合型和设计型实验内容，增加实验设备和学生实验时间。实习环节要扩大实习单位的数量，到设备先进和与教学内容相关的企业去，并联系企业的生产和课堂学习内容，制定合适的实习题目，让学生带着问题去学习，观察或解决问题。通过强化理论和实践两个课堂互动的方式，来提高学生的动手实践能力，同时，从解决社会或企业实际问题入手，以提高综合训练的实践效果出发，做好综合设计（论文）工作的选题和过程管理，使毕业设计环节理论联系实际，真正做到“真题真做”。

3 结论

目前，材料科学与工程已呈现出与多学科相互渗透、交叉综合的发展趋势。单一的行业工程师人才已经满足不了人才市场对材料类专业人才的要求，材料科学与工程人才的培养，应结合实际办学条件，在突出学校特色的同时，还必须要满足“宽口径、厚基础、强能力、高素质”的人才培养目标，培养出社会需要的、认同的材料人才，这是材料科学与工程专业建设的重任，也是材料科学与工程专业提升的最终目的。

重庆交通大学教育教学改革研究基金资助项目（1203005）

参考文献

[1] 陈一胜，张雪辉，朱志云.材料科学工程专业教学改革研究――基于MOI人才培养模式的探讨与实践.中国电力教育，2011（19）.

[2] 刘昭明，韦巧燕.人才培养模式创新探讨.现代商贸工业，2009.21（18）：204-205.

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[中图分类号] G642.0 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2014）18-0159-02一、引言

在当今社会中，计算机在社会发展中显示了其强有力的推动作用。随着计算机技术的不断发展壮大，计算机在材料科学中的应用也越发普遍和显著，如信息检索、数据分析和图像处理、计算模拟、材料组分和结构分析等等。对大学高等教育而言，开设计算机在材料科学中的应用课程是为了让学生初步掌握计算机在材料科学应用中的方法、步骤和应用领域等，从而促进专业课的学习。

结合我校高分子材料与工程专业的特点以及毕业生需进行的毕业设计环节，在高分子材料科学的学习研究过程中需要涉及多种软件的应用，最基本的包括文献检索、实验方案的设计、数据分析、图形处理等等，而这些都离不开计算机技术。在书本式教育和多媒体PPT教育为基础的理论教学模式下，教学效果并不是十分理想。在往届的教学质量反馈中，多数学生反映单纯的理论教学形式枯燥、效果不良，一旦涉及实际应用往往束手无策，其原因是众多软件的学了需要了解基本的理论知识外，更重要的是要反复的上机练习以熟悉各种软件的操作，形成更为扎实的操作意识，而很多学生做不到这一点。因而如何更好的让学生理解、吸收、掌握众多软件的基本操作并活用到今后的学习、科研或工作中，这是大学教育所要思考的地方。

教育部颁布的新课程标准明确提出了“提高科学素养，在课堂中开展探索性学习的理念，提倡通过探索式教学，培养学生的自主科学探索能力，加强学生对科学本质的认识”。

二、教学方案的设计

（一）教学方法设计

为提高教学效果，在计算机在材料科学中的应用这门课程中，首先将课堂搬到备有多媒体设备的机房。多媒体技术具有良好的直观性、形象性和趣味性等特点，是教学的一大帮手，能进一步将课堂内容的理论教学与实际操作同步进行，更好的让学生学习、吸收课程内容。在课程设计中，引入虚拟课题作为教学方案，将多种软件的使用和课题的研究思路结合起来，以课题研究思路为教学的基本大纲路线，按步骤在各个环节中引入所需的常用软件，从而将计算机作为理论教学和实际应用的缓冲结合点，通过虚拟课题的方法将学生在课堂所学的理论知识融会贯通，为实际课题研究以及论文写作奠定基础。

（二）教学内容设计

课程规划上主要以虚拟课题的相关文献为案例，通过探讨课题的研究思路和方法，研究过程中所需要处理的问题等，循序渐进，逐渐介绍文献检索、实验设计（chemical office）、数据分析（IR，NMR）、图形处理（Origin，Adobe Photoshop）等等，为毕业论文的展开做铺垫。教学内容具体如下：

1.首先确立学生所感兴趣的研究方向或课题，并以此对学生进行简单的分组，以方便后期进行更多的教学互动。在此过程中向学生介绍常见搜索引擎，如Google，Yahoo，百度等，这些常用搜索引擎可以较为方便的提供一定的信息。而常用数据库，如中国知网（CNKI），万方数据库，ScienceDirect，RSC，ACS，Wiley-Blackwell等，借助简单的检索字段，包括Any Field（全文）、Title（篇名）、Abstract（文摘）、Author's Name（作者姓名）、Journal Title（期刊名称）等可以检索到相关研究论文文献，让学生带着自身目的去学习、掌握、运用诸多数据库进行文献检索。

2.当课题资料的收集结束之后，设想课题如何进行，设计一定的实验方案。该过程中利用chemical office是较为普遍的一款应用软件、可以满足各种分子结构的设计、反应方程式的设计、基本示意图的设计以及核磁结构的模拟分析。具体教学内容以虚拟课题中的文献相关图谱为案例，通过对文献图谱的剖析，让教学更为直观，同时上机模拟作图，加深印象和增强操作熟练度，并且鼓励设计新的设计路线，如反应合成路线、实验基本示意图等。

3.随着课题探讨的深入，课堂内容会不断涉及结构分析表征，如IR，NMR等。在此，IR，NMR软件的常规使用与分析，包括常见结构的特征峰和化学位移、峰值面积的积分比较等等都将成为基本的教学内容，让学生尽可能的认识到在材料科学研究中结构分析的重要性。

4.在众多的数据处理中，Origin由于功能强大，被公认为是最快、最灵活、使用最容易的工程绘图软件。因此教学中需要重点介绍Origin在数据处理中的应用。着重介绍各种图谱，包括数据的调整、排序、计算，统计和曲线拟合，以及直线图、散点图、饼图、柱状图、三维图表的绘制。以虚拟课题中出现的文献案例为教学案例，循序渐进，让学生由简入难，由粗到细。

5.随着文献的阅读和自我作图的实践，学生会发现优秀文献中的图谱总是让人赏心悦目。教学中通过与优秀文献中图片处理效果的对比，逐渐提高学生对数据处理的要求。Adobe Photoshop简称PS，使用其众多的编修与绘图工具，可以有效地进行图片编辑工作。因而学会将PS的图片处理功能运用到材料科学研究领域中则会使图片效果大大提升，做到科学严谨又不失观赏性。

6.当有了出色的研究成果之后，需要的便是如何更好的呈现自身的工作。为此，如何运用PPT技术制作一份精美的论文报告是展现成果的关键。鉴于计算机课程的普遍性，相信学生对简单的PPT制作并不陌生，因而课程内容中转为更高层次的PPT技术讲解，包括论文报告型PPT的一般逻辑思路、PPT中的图形制作、模板的设计、PPT的美化等等，让学生能体会到PPT制作对论文结果报告的重要性，提高学生在PPT的制作上的布局和美化意识，为毕业设计环节的PPT制作提前做准备。

（三）实验内容设计

针对常用化学软件学习的实践性、应用性较强的特点，我们将理论教学和实际上机操作设计成同步进行。而同步进行的教学模式能让学生加深课堂印象，也更有利于学生及时发现自身在软件操作应用上的盲区，因而能更好的将知识讲解和动手操作相结合，起到以点带面、强化应用的作用。如在讲解chemical office作图时，首先可以让学生学习模仿，而后鼓励学生自行设计，更深一步的让学生去体验挖掘chemical office中的作图技巧。

三、教学方案特色

通过虚拟课题的引入，使得本文所提出的教学方案的特色在于：1.课程内容的确立有学生的参与，虚拟课题的选定由学生自主分组确定，逐渐让学生主导课堂，教师则成为摆渡护航的角色；2.教学内容符合学生所需，为毕业设环节做铺垫，课题内容设计上更有针对性；3.教学过程中时时刻刻充满师生的互动，学生在自我的求知欲望下能更好的投入课程学习中，从而营造更好的教学氛围，以便获得更优的教学成果。

四、小结

本文结合自身专业特色，提出了基于虚拟课题的教学方案，目的在于让教学更好的触及学生所需要和学生所感兴趣的领域，从而提高学生学习的兴趣、专注度，同时将理论多媒体教学与实际上机操作同步进行，进一步提高课程教学的直观性和趣味性，以期获得更好的教学成果。总的来说，改善计算机在材料科学的应用课程的教学是一个系统的工程，对于高分子材料专业的学生来说，如何将计算机知识和高分子专业知识，以及自身所需有机地结合起来具有更加重要的意义。只有将三者有机结合，才能使学校教育真正满足学生的需求，让老师教得舒心，学生学得开心。再者，除去教学内容的不断改善之外，教师对教学的投入度，对学生的关爱度也是教学成功的一个重大因素所在，因而不论是教学内容还是教学态度都将是我们应改善的地方。

[ 参 考 文 献 ]

[1] 胡，杨明波.计算机在材料科学中应用课程教学设计[J].铸造技术，2007（7）：991-993.

[2] 韩强，李涛，赵鸣，等.《计算机在材料科学中的应用》课程改革探讨[J].内蒙古教育，2011：20-21.

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主管单位：中国科学技术协会

主办单位：中国机械工程学会

出版周期：月刊

出版地址：北京市

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种：中文

开

本：大16开

国际刊号：1009-6264

国内刊号：11-4545/TG

邮发代号：82-591

发行范围：国内外统一发行

创刊时间：1980

期刊收录：

CA 化学文摘(美)(2009)

CBST 科学技术文献速报(日)(2009)

EI 工程索引(美)(2009)

中国科学引文数据库(CSCD―2008)

核心期刊：

中文核心期刊(2008)

中文核心期刊(2004)

中文核心期刊(2000)

中文核心期刊(1996)

中文核心期刊(1992)

期刊荣誉：

中科双效期刊

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期刊简介

《材料热处理学报》（月刊）创刊于1980年，中国机械工程学会主办，中国机械工程学会热处理分会和北京机电研究所承办的全国性学术期刊。收录情况：全国中文核心期刊，中国期刊方阵－双效期刊，中国科技论文统计源期刊，中国学术期刊(光盘版), 中国核心期刊（遴选）数据库（万方数据库）、中国期刊网全文收录期刊等。

Ei(工程文摘), CA（化学文摘）, MA（金属文摘）, EMA（工程材料文摘）AIA (铝工业文摘)，JICST (日本科技文献速报)，Scopus,Corrosion Abstracts（腐蚀文摘）等收录期刊。

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中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2013）41-0216-02

面对21世纪的挑战，如何加强学生创新能力的培养，已成为我国当前高等教育改革的重要课题。随着社会经济发展和科学进步的需要，多学科已交叉渗透到与材料制备、结构、性质和应用各个领域。在科学技术高速发展，各种材料不断创新涌现，产业化的背景下，材料科学与工程专业以“宽专业、厚基础、高素质、重实践、强能力”原则，深化改革“材料工程应用复合型专业创新人才”培养方案，突破专业个性培养模式的约束。精心设计课程体系是实施创新教育的关键，是培养具有创新能力人才的核心环节，也是培养复合型人才的最有效途径之一。目前，“大材料”学科相互交叉渗透融合已成共识，专业课程却内容相对陈旧，逻辑和结构衔接不够紧密；设计性、综合性、创新性、开放性实验相对较少，支持专业培养目标的力度不够等问题日益凸显。在此背景下，本专业以材料的材料制备/加工、组织结构/成分、性能、应用四个要素及其相互关系为基础，构建专业核心课程群、专题选修课群、工程实践课程群为基本框架的课程体系。

一、整合课程内容，构建专业核心课程群

材料科学与工程专业培养计划从2007年开始，以全面系统的知识学习和综合思考能力培养为主，以材料制备/加工、组织结构/成分、性能及应用等四要素及其关系构成的材料学科共同基础知识作为重要的教学内容，构筑了“理论教学、实践教学、科学研究三个维度基本框架的新型课程教学体系”。目前，贵州大学材料科学与工程专业设置了“金属材料”、“材料压力加工”方向课程。为了满足“宽专业、厚基础、高素质、重实践、强能力”的培养目标，材料科学与工程专业按金属材料、材料压力加工二个方向的共同的或相近的学科基础、科学内涵、研究方法与研究设备，设计专业核心课程群，体现“大材料”学科共同的知识体系。如《固态相变》与《热处理工艺学》整合成《热处理原理及工艺》，《材料分析方法》与《材料物理性能》整合成《材料现代研究方法》，融入CAD、Origin、Matlab等软件组建新《计算机在材料中的应用》课程等；构建6～8门具有基础性、系统性、发展性特点的“专业核心课程群”（图1）。专业核心课程群以材料科学基础作为主线，安排各门课的教学内容，既相互衔接、循序渐进，又各有侧重、特点突出。便于学生学习材料共性规律，掌握有关材料及其关系构成的材料学科共同基础知识。鼓励教师把科研项目涉及核心课程相关的基础原理理论引入课堂教学，帮助学生树立完整、基本的知识观念，最大限度地拓展学生的知识结构，是培养应用复合型专业人才的重要组成部分。

二、设置专题选修课群，适应学生个性发展

加强理论基础同时，适当拓宽知识面，注重培养学生适应社会多样化、复杂化的能力。根据地方经济发展需求和学生个性发展，结合材料科学进展、专业教师科研特色，本专业在培养方案个性课程模块中设置“专题选修课程群”，让学生拓宽渠道获取更多学科专业知识，各得其所、各展其长，完善学生的知识结构系统，满足学生个性发展。学生根据其兴趣、未来发展、就业需要，自主选择相关课程。具体措施是：确定3～4个重点学术方向，每一方向下设置由3～4门课程组成的专题选修课程（图2）。学生可选择进入其中一个方向学习相关专业课程，使学生在熟悉共性知识基础上，掌握一种在国内处于领先水平的材料制备及组织控制技术。从而培养学生运用宽口径专业基础知识解决具体实际问题的应变能力和素质，提高学生适应知识经济社会的能力。

三、强化工程实践课程群，培养学生创新能力

实践课程是理论教学的延续。实践课程群主要包括《综合实验》、《认识实习》、《生产实习》、《毕业实习》、《毕业论文（设计）》及《综合素质拓展》等课程。为了进一步增加实验教学的综合性、研究性、设计性、先进性，对专题实验1、2、3内容进行整合，开设《综合实验》，强化学生创新能力和实践能力。专题实验1中验证性、演示性实验设计成综合性实验；专题实验3中引入3个教师科研项目创新性实验。鼓励学生积极参加国家数学建模比赛、省级节能减排设计研究、校级SRT计划等素质拓展活动，培养学生专业素质技能和实践创新的能力。校外实习基地涵盖材料制备—过程处理—组织观察—性能测试—应用的生产流程，可以满足各种实习教学的要求。引入电化教学等改革手段，学生能在短时间内吸收消化更多学科知识，掌握专业实习重点、难点，提高了实习质量。毕业论文采用“本科导师制”，选定基地技术人员或专业老师为导师，让学生提前进入导师课题组，熟悉设备操作，以不同的企业生产问题或科研课题内容加以培养创新能力。

从自身实际出发，材料科学与工程专业构建了应用复合型创新人才的课程体系。课程体系实施是一项系统工作，不可能一蹴而就，还需强化试验平台建设、教学改革、师资建设，课程评价体系等措施，才能确保其顺利实施和有效运行。

参考文献：

[1]叶运生，姚思源.素质教育在中国[M].成都：四川人民出版社，2001：23-47.

[2]余世浩，欧阳伟，尚雪梅，等.材料成型专业应用型创新人才培养的研究[J].理工高教研究，2010，29（6）：83-85.

[3]邓小民.以学科平台建设为基础培养学生创新能力[J].安徽工业大学学报，2006，23（3）：17-18.

[4]邹丽霞，花明，黄国林，等.“化学工程与工艺专业”复合式应用型人才培养模式的研究[J].化工高等教育，2008，25（1）：15-18.

[5]林金辉，曾英，龙剑平，等.材料与化学化工类本科专业课程体系和实践教学体系的改革与构建[J].化工高等教育，2011，28（6）：24-27.

[6]蒋淑英，孙永兴，黄万群，等.“材料科学与工程”学科建设与发展[J].科教文汇，2009，（22）：198，223.

[7]林金辉，汪灵，邱克辉，等.材料科学与工程专业的课程体系和实验教学体系建设[J].高等教育研究，2007，24（6）：54-56.

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中图分类号TP39 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2013）93-0216-02

现代高新产业技术的不断发展，对我们所需材料的性能等方面也提出了较高的要求，同样的，对于材料科学研究领域本身来说，要求也是越来越高了，那么，材料科学研究的发展又是怎样与计算机建立起了密不可分的联系呢？这就需要我们在充分了解计算机与材料科学关系的基础上来具体地分析计算机在材料科学中的几个应用。

现在，材料科学领域已经有了一个较好地发展，这就需要我们在充分利用计算机的前提下把对材料科学的研究推向一个全新的高度，同时，这个新发展将大大提高研究领域的使用效能。

1 常用计算方法和数据处理

常用计算方法和数据处理：常用数值分析方法；线性方程组解法；最小二乘法曲线拟合；三次样条插值函数；数值分析软件及应用举例；材料科学研究中的数据处理；材料科学研究的数据类型；材料研究中的数据分析；材料研究的实验设计；图象处理在材料领域的应用；数据分析软件介绍及应用举例；

2 材料科学研究中数值模拟方法基础

材料科学研究中数值模拟方法基础：有限差分法，差分方程的建立；差分方程的求解方法；有限元法的基本概念；有限元法的基本理论；现代有限元分析软件简介及在各专业方向应用举例；

3 材料科学与工程中的物理场计算机分析

材料科学与工程中的物理场计算机分析：温度场计算机分析；温度场及传热学问题；导热微分方程；导热问题的数值解析；非稳态导热问题的有限差分格式；温度场计算机分析举例；浓度扩散场计算机分析；扩散方程；扩散方程初始条件和边界条件；扩散方程的数值解析及针对物理场和温度场在各专业方向实际过程介绍；

4材料相关学科和计算机学科的相互交叉

4.1材料学和计算机学科的相互学习和使用

从一定程度上，计算机科学与材料科学之间没有明确的界限，也就是说，当我们在学习材料科学的时候，需要间歇式地学习一些计算机相关知识。计算机和材料相关学科是结合在一起的，它们的交叉体现在要通过计算机的高技术手段来研究材料的性质、仿制材料的构成。

材料科学的研究少不了要对计算机进行使用，并且计算机对材料科学的作用还是极为重要的。它们两者在相互交叉中也可以来共同促进对对方的研究发展。

4.2在材料科学研究中使用计算机不可缺少

在材料科学的研究过程中，分析材料的性能、分析材料的组成、新性能材料的设计以及制备方法、加工工艺等等都需要用到计算机；材料科学研究的每一个领域倘若离开计算机就无法正常完成任务，因此说，计算机在材料科学研究领域中起着不可忽视的重要作用，更是材料科学研究中的高科技工具。

通过对计算机的运用，材料科学的研究才能更趋向自动化与集成化。

5 利用计算机更好为材料科学使用

5.1方便研究人员进行知识交流和查阅

运用计算机网络的强大功能可以为材料科学行业的研究人员提供更加便捷的服务，通过计算机网络，研究人员可以查阅自己所需要的科研资料、及时关注材料科学研究领域的最新动态、了解材料科学研究的发展方向、并且可以发表自己的论文以供广大阅读者学习，同时还可以建立自己的网页来专门介绍自己的研究成果，以此通过计算机网络实现了科研人员之间的交流研究，也可以进一步推进材料科学的巨大发展。

5.2用于材料的开发加工和构造的理论等方面的分析

在材料科学的开发设计过程中，计算机的作用尤为重要，新材料研究开发中，需在结合理论的基础上运用计算机来实现预报材料的组成、结构以及性能，而且，通过理论设计来定做新材料的时候更是离不开对计算机的使用，因此说，计算机在设计新材料领域中发挥着不可替代的作用。它促进材料科学的向前发展，同时也为材料科学的开发设计做出了一定的贡献。

5.3可以发挥出计算机在数值模型等方面分析的功能

在对材料分析和研究中，很多时候要利用计算机软件对真实地操作系统进行一定的仿真模拟操作，同时提供模拟的结果来有效地促进材料科学研究的发展；通过计算机模拟可以把真实的操作结果与仿真模拟的结果相比较，从而来检验数据模型的准确性和正确性；对于计算机模拟系统的应用遍及材料科学的整个环节中，对材料科学的研究可谓是起着非常重要的作用，通过对材料的合成、研究性能设备等方面来更好地促进材料科学领域的发展。例如可以使用ansys对钢管进行网格划分并分析其压力场等。

5.4强大图像分析功能在材料学当中的应用

在材料微观构造的分析中，会出现大量的数据以及需要对图像进行必要的处理。在这种时候，充分借助计算机的存储处理功能不仅仅可以保存大量的数据，而且在一定程度上可以减少对人力的使用，节省我们宝贵的时间；同时，计算机在计算存储方面标准正确，我们就不用再担心对数据处理出错的问题了；对于材料研究过程中的图像处理也会方便得多，利用计算机的图像处理功能来研究材料的结构组成则会更加方便快捷。例如用matlab分析碳素的ct图像可以得知其碳素成分或比例。

通过以上分析可以看出，材料科学作为一门新型的学科不仅涉及面广，而且发展还不是那么的成熟，当前对于它的研究仍需要一个过程去努力进行探索，我们仍需要一个很长的阶段去探讨。作为高科技之一的计算机，在当今社会各个领域的发展中都起着极为关键的作用，同样，在材料科学研究过程中的作用也是不可忽视的，计算机为材料科学的发展提供了重要的工具，以此来推进材料科学领域的发展，并成为了材料科学研究领域中的重要工具。

参考文献

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主管单位：重庆仪表材料研究所

主办单位：国家仪表功能材料工程技术研究中心;重庆仪表材料研究所;中国仪器仪表学会仪表材料学会

出版周期：月刊

出版地址：重庆市

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种：中文

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本：大16开

国际刊号：1001-9731

国内刊号：50-1099/TH

邮发代号：78-6

发行范围：国内外统一发行

创刊时间：1970

期刊收录：

CA 化学文摘(美)(2009)

CBST 科学技术文献速报(日)(2009)

EI 工程索引(美)(2009)

中国科学引文数据库(CSCD―2008)

核心期刊：

中文核心期刊(2008)

中文核心期刊(2004)

中文核心期刊(2000)

中文核心期刊(1996)

期刊荣誉：

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篇10

在经济全球化的国际经济发展形势下，高新技术的发展使生产从劳动密集型向技术密集型转变，因此急需大批中高级应用型人才。与此同时我国高等教育体制改革不断深入，“应用型本科教育”在这种背景下出现。独立学院的办学特色即进行应用型本科教育，而我院冶金与材料专业培养的是介于工程型人才和技术型人才之间的工程技术型人才［2］。

二、应用型人才的培养方案

高等教育体制的改革伴随着办学层次、形式、特色的多样化，但是新的教育模式必须经过理论和实践的论证，具有其合理性。应用型人才的培养必须强调专业理论和实践的同等重要性，不能顾此失彼。我院对工程技术人才的培养从以下几方面入手。

（一）优化培养工程技术人才的教学大纲，合理设置理论课与实践环节的比重，并将二者有机结合起来、环环相扣，起到相得益彰的作用。我院一方面借鉴北京科技大学冶金与材料两个学科的本科专业培养方案，另一方面结合独立学院的生源情况与培养目标进行探索。在注重专业基础的同时，增加实践环节，培养学生的实际解决问题能力和创新能力。

（二）建设一支与独立学院人才培养目标相适应的、具有很强技术应用能力的师资队伍。我院充分利用校本部的优秀教学资源，聘请了一批具有丰富教学经验的教师前来授课，同时由年轻教师担任助教，推动我院教师队伍的成长与壮大。此外我院还从钢铁企业聘请了一批高级工程师担任特聘教授，定期展开讲座，使学生了解所学专业的发展方向、亟待解决的问题，激发学生的创新思维。

（三）建立长期的产学研基地，强调认识实习、生产实习、毕业设计过程中学生的能动性，使学生通过一系列的实践环节能够更深刻地理解专业知识，将理论向生产力的转化，具备较好的科技创新能力。

（四）建立完备的实验设施，使学生能够利用实验室资源，基本掌握材料组织分析及表征手段。并结合材料研究进展不断开发新的实验内容，培养学生的自主创新和科研能力。

三、教学环节设计

（一）与教学目标相适应的课程体系

根据北京科技大学天津学院材料科学与工程系的培养目标，参考校本部的专业设置，我院对自身的专业和知识结构体系进行了明确的定位，如图1所示。

1.对教学实施及时进行评估、总结，不断调整教学计划、教学内容以适应新的教学目标。学生在第五学期同时进行冶金与材料专业课的学习，其中包括冶金物理化学、钢铁冶金、材料科学基础等方面的课程，教学目标是使学生掌握冶金、材料成型的基本原理；并且后续设置了湿法冶金、材料成型加工、无机非金属材料等课程，使学生掌握材料的成型与制备工艺，将专业理论与生产工艺相结合，从而具备从事冶金行业的产品设计、开发能力。

2.为了推进教学改革、不断提高教学质量，我院投入专项经费开展了重点专业建设、精品课程建设项目。预期通过重点专业建设进一步明确人才培养目标，改善教学实践基础设施，构建以专业能力为核心的教学体系，培养出一支优秀的教师队伍。通过精品课程建设鼓励广大教师积极投身课程改革，不断更新和完善教学资源，增进教师间交流，探索新的教学方法。例如《材料科学基础》精品课程已连续两年以诺贝尔奖石墨烯、准晶材料为主题，组织学生进行文献综述、交流，同学们能够很好地结合课堂所学专业知识来理解前沿的研究成果，又激发了自身的专业学习热情，取得了很好的教学效果。

3.为拓宽学生的专业知识和视野、更多地了解行业动态和国际前沿，特聘请客座教授授课，介绍冶金与材料行业的最新进展和科技动态。学生通过该课程对冶金行业的发展、前沿的科学技术有了更深刻的认识，同时极大地激发了学生探索未知领域的热情与信心。

4.随着国际学术交流的日益增多，使用英语来表达信息、传播信息变得尤为重要，因此我院设置了双语教学的《材料科学导论》课程。采用英文原版教材Structure and Properties of Engineering Materials作为教材，使学生通过原汁原味的英语来学习专业英语的阅读和写作技巧，同时掌握扎实的专业外语，具备获取最新国际研究成果、进行国际学术交流的能力。

（二）注重能力培养的实验教学

实验教学作为理论教学的验证与补充，能使学生更好地理解专业知识，锻炼动手能力与创新能力，培养严谨求实的科学精神。我院为适应材料科学与工程专业的发展进行了专业实验室的建设，其中包括冶金物理化学实验室、金相与热处理实验室、水力学模型试验室、清洁能源实验室。实验室除承担部分实践教学任务之外，也是本科毕业设计顺利完成的保证。

目前我院开设了《金属学与热处理实验》、《材料科学工程与基础实验》、《冶金工程实验技术》、《冶金物理化学实验》四门实验课程，在实验教学过程中从以下几点进行了探索。

1.根据培养计划进行实验课的设置，按照重点授课内容进行最优的实验设计，使学生通过对比实验探求规律，得到正确理论认识，进而结合专业知识对实验结果进行分析与思考。

2.合理分配实验课学时，培养学生的动手能力，使学生通过实验课掌握分析材料的组织和性能的基本方法。

3.充分调动学生自主创新的积极性，引导学生进行探索性试验。使部分学生参与到具体教学研究项目中，具有一定的科学研究能力。

四、结语

北京科技大学天津学院材料系在发展过程中充分利用了校本部优秀教育资源，但是由于独立学院自身设备、资金、经验不足等一些特点，探索、总结出适合于我院大材料专业实际情况的教学模式十分重要。自建系以来，我们通过一系列教学改革已经取得了一定的进展，今后会投入更多的精力完善整个教学环节，培养适应新时期发展的工程技术应用人才。

篇11

坚持以教学为根本，以辩证唯物精神对待教学中遇到的各种问题，并积极坚持教学改革：坚持以攀登科技高峰为目标，以勇于创新的精神投入技术攻关，并带动教学水平不断提升。他就是张宇峰，天津工业大学材料化工学院副院长，“中空纤维膜材料与膜过程”省部共建国家重点实验室副主任，“改性与功能纤维”天津市重点实验室副主任，教授，博士生导师。

适时更新观念，不断丰富知识，努力提升自己的专业水平和综合素质，这是张宇峰教学和科研双丰收的秘诀。

张宇峰是一名人民教师，他不忘本职，爱岗敬业，积极坚持一线教学，在2000年至2006年担任材料化工学院材料系（原化学纤维教研室）主任期间，先后为材料（原化学纤维）专业研究生、本科生、专科生等讲授13门课程，承担过该专业几乎所有的专业课程，指导过5个专业实验，包括1项大型综合纺丝实验，指导学生完成科技作品竞赛获奖3项，指导本科生毕业设计（论文）80余人，指导硕士研究生论文17人。多次带领本科生进工厂企业完成实习任务，多次担任本科生班主任、班导师工作，2次获得优秀指导教师。

张宇峰也是一位学者，他相继取得硕士和博士学位，并赴加拿大滑铁卢大学作访问学者，近年来还多次参加国内外学术会议，紧随科技发展及行业动态。在积极投身科研，提升能力的同时，还不断利用科研成果改进教学方法，丰富教学内容。先后主持参加完成国家863、973、天津市科技攻关等各级科研课题10余项，获得国家、省部委级科技成果4项，50余篇，其中SCI、EI收录20篇，申请国家发明专利7项，已获授权4项。比较有代表的科研成果有：“人工肺微孔中空纤维的研制”、“中空纤维反渗透中空纤维复合膜及组件研究”、“中空纤维膜品种系列化及产品质量保障技术研究”、“纳滤中空纤维复合膜”、“开发纤维素纤维新溶剂回收循环利用技术及装置”等。

张宇峰还是一名教育管理工作者，他积极参加和组织学科、专业建设，并坚持教学改革。组织了材料科学与工程专业课程设置的研究与实践，完善了大型综合纺丝实验及其与其它实践环节的衔接，构建了研究型和应用型两类人才培养模式及其相应的课程体系，开展了“化纤工艺学”精品课建设，再版的《化学纤维概论》被列为部级“十一五”规划教材，建立了课程网站，2009年被评为天津市精品课，负责的材料科学与工程专业2008年获得国家特色专业称号；参与完成了天津市十五投资、中央地方共建投资等材料相关实验室建设项目，参加完成了天津市“化学与材料科学与工程发展战略研究”和天津工业大学材料学科“十一五”发展规划，参加完成材料学、材料加工工程博士点和材料物理与化学硕士点及材料科学与工程一级学科硕士点申报工作，连续成功主办第五届至第十一届“全国功能性纺织品及纳米技术应用研讨会”，并组织师生百余篇。2009年获得第六届高等教育天津市级教学成果二等奖和中国纺织工业联合会教学成果一等奖。

篇12

【中图分类号】R2 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2013）01-0024-02

材料结构分析技术是研究晶体结构及其变化规律的重要手段，是材料科学工作者必须掌握的基本知识。随着科学技术的不断发展，众多新型材料不断涌现，材料微观组织与结构分析在材料科学研究中所扮演的角色也越来越重要。因此，高校理工科专业开设有关材料结构分析相关课程，其必要性与重要程度不言而喻。

中南大学材料学院开设的“材料结构分析”一课是全院乃至全校示范性课程，其拥有一流的教师队伍，课程教学内容充实、教学方法先进，教学管理制度完善，教学团队还根据课程内容出版了一系列高水平教材和实验指导书籍。课程的主要内容是有关材料结构表征，以及相关分析仪器和测试技术的介绍，一直是金属材料工程、材料加工工程、粉末冶金工程、材料科学与工程等本科专业必修的专业基础课，并于2008年被评为湖南省精品课程、国家精品课程。在多年的教学实践中，各位任课教师和学者积累了丰富的经验，形成了一支科研业务强、教学水平高的一流团队，为学生创造出了一套完整、科学的理论和实践能力培养体系，在教学改革方面也取得了显著的效果。

一、以创新教育为核心，建立人才创新体系，培养高水平人才

本课程按照国家精品课程的标准和要求进行建设，在教师队伍、教学内容、教学模式、教学方法、教材建设和教学管理等方面争创一流，旨在培养学生的创新思维和创新能力。

学生通过本课程的学习，了解材料科学研究工作者通常关注的主要显微结构分析内容；掌握各种常见分析仪器的功能和基本原理，掌握材料结构分析的基本实验技术、样品制备方法；能与专门从事X射线、电子显微分析等材料结构分析工作的实验人员共同设计试验方案，正确分析检测结果，熟练选用材料结构分析手段开展相关科学研究。

通过扎实的基础理论学习和过硬的实验技能训练，培养学生从事材料科学研究必备的结构分析实验技能，提升从事材料科学研究的基本能力和综合素质，为后继专业课学习、开展毕业论文及科学研究奠定坚实的基础。

二、加强师资培养，形成了一支结构合理、水平较高的主讲教师队伍

本课程已有近五十年历史，近半个世纪的传承，经过经验丰富的老教师的传、帮、带，形成了一支由黄伯云院士担任教学顾问，教授/博导、副教授、讲师和高级实验师组成的高水平教学团队，具有博士学历者60%以上；知识结构和年龄结构合理，既有经验丰富的老教师，也有年富力强的中青年教师骨干；师资配置合理，主讲教师9人，讲授/辅导教师4人，实验教师5人。其中教授/博导6人，研究员1人，副教授4人，讲师/实验师6人，助教1人。其中具有博士学位的11人，留学回国人员10人。教学队伍师德优良，学术造诣高，教学能力强，责任心强，团队和谐，长期承担本课程和相关课程教学工作，经验丰富，特色鲜明，青年教师培养计划科学合理，卓有成效。

五年来，材料结构分析精品课程教学团队中45岁以下主讲教师3人晋升为教授，1人晋升为研究员，4人评聘为博导。获国家级、省级、校级教学成果奖10人次，1人获政府特殊津贴，2人被评为教育部优秀人才，1人被评为芙蓉学者，2人选为湖南省青年骨干教师培养对象。由45岁以下主讲教师参与、主持国家级教学改革项目2项，主持国家863项目4项，国家自然科学基金项目3项，军工配套项目2项，其它省、部级重大科研项目12项。期间，他们发表高水平学术300多篇论文，申请专利6项。

本课程教学队伍一直工作在教学科研第一线，具有多年从事教学工作的丰富经验和强烈的敬业奉献精神。经过多年的教学改革与实践，建立了长期的合作伙伴关系和友好的团队协作精神，是一支“强业务，高水平，爱岗敬业的年富力强”的教学团队。

三、精炼教学内容，形成特色体系

“材料结构分析”原理与技术是晶体学、结构化学、金属学、原子物理、微电子学等多学科的交叉与融合。本课程针对全校材料学、材料加工工程、材料化学、粉体材料、冶金工程、机械工程等不同专业的共性和个性，整合、优化教学内容，凝炼核心技术，科学设计课程体系，形成了自己的体系特色。

针对我校材料科学与工程专业本科人才培养目标和“材料结构分析”课程定位，在“以学生为本，融知识传授、能力培养、素质教育于一体”的现代教学理念指引下，本课程结合“材料结构分析”的基本原理和学科的前沿发展，立足于“重基础、宽口径”、“服务有色金属行业、拓展新材料领域”的大材料学科人才培养思想，精选“X射线衍射分析”和“电子显微分析技术”为主要教学内容，遵循现代教育教学规律，科学地设计了课程体系，实现了理论教学与实践教学的有机统一。

理论教学以材料结构表征、分析仪器及测试技术为主线，突出晶体X射线衍射、电子衍射等重点教学内容，恪守“表征为核心、仪器重操作、技术抓应用”的原则，注重先修基础课及后续专业课的衔接。且善于采用案例教学法，将主讲教师承担科研项目获得的典型实验结果（照片）引入课堂，既正确处理好了经典与现代的关系，又确保了教学内容的基础性、研究性和前沿性。

实践教学以其优越的条件为学生提供了一个应用理论来解决实际问题的平台。目前，我院拥有4台不同型号的X射线衍射仪，2台透射电镜，4台扫描电镜，仪器强件较多，而且全部实现了开放运行，有条件安排本科生上机练习。实践教学的主要方式是由实验老师配合课程授课内容，对照仪器讲解，介绍仪器结构、工作原理和操作步骤，学生在教师的指导下自己动手制备样品，操作仪器进行样品测试，实验获得图谱或照片也要求由学生进行自行分析，教师最后组织讨论和讲解。

实践教学针对“基本操作”、“测试手段”和“研究方法”三大训练模块开设了多层次、多方位的多种类型实验。其中“基础型”实验4项，主要针对X射线衍射仪、透射电镜、扫描电镜和能谱仪的结构、原理及操作方法进行训练，加深学生对“材料结构分析”理论的理解，让学生熟悉仪器构造和基本操作方法；“综合型”实验6项，主要包括为X射线衍射物相分析、点阵常数的精确测量、金属薄膜样品的制备及典型组织的观察、扫描电镜成分衬度像及高倍组织观察，让学生学会样品制备和实验结果分析，熟悉材料结构分析的基本应用，学会针对不同研究对象选择正确的分析方法，了解“材料结构分析”的应用；“设计创新型实验”3项，主要是结合学生课外创新研究课题及导师课题设计大型实验，运用已掌握的知识真刀实枪地解决材料科学研究中的实际问题，从而提升从事材料科学研究的基本能力和综合素质，为后继专业课学习、开展毕业论文及科学研究奠定坚实的基础。另外，我们制订并实施了引导学生参加课外科技创新实验和科学研究的方法与政策，并进行考核，形成了“课程实验+课外创新实验+毕业论文”四年不断线的实践教学格局。

四、启发式教学，以灵活的教学手段保证教学质量

在先进的教学理念指引下，创新了教学方法和教学设计，既重视发挥教师的主导作用，又尊重学生在学习活动中的主体地位，实行启发式教学，鼓励学生积极参与学校组织的本科生创新实验和科研活动。并将多种教学方法有机结合，改革考试考核办法，建立了完善的教学评价与考核体系，有效地调动了学生学习的主观能动性和积极性，极大地激发了学生的学习潜能。我们在教学手段和教学方法等方面进行了全面改革，完全淘汰了传统的黑板加粉笔式教学模式，将多媒体教学、网络教学、双语教学相结合，且取得了很好的成效。

在理论基础部分的教学过程中，通过多媒体课件和动画将理论公式的推导思路分步、形象、启发式地进行讲述，有效地促进了学生的积极思考，培养了学生思考问题、解决问题的能力；在有关仪器设备内容的教学过程中，通过模拟动画进行解剖和分析，使原来在黑板上难以讲深讲透的内容形象、生动地展示在学生面前，提高了学生的学习兴趣和学习热情，加深了学生对所学知识的理解和掌握，同时启发学生对现有设备提出结构改进意见，培养了学生的创新性思维能力。此外，利用留学回国教师和青年教师具有良好英语基础的优势，开展了双语教学。本课程“晶体基础”、“电子显微分析”部分采用英语课件，向学生推荐优秀的国外原版教学参考书，在传授专业知识的同时，提高了学生的外语学习兴趣和外语应用水平，同时为本课程与国际接轨奠定了基础。

网络教学环境学校的校园局域网及宽带网均与校内各教学楼、办公室、学生宿舍及教职工住宅区相通，并与国内外Internet网相联，网络教学软件资源齐备，硬件运行环境良好。 我们自行制作能满足本课程教学需要的一整套授课教案、电子课件以及一系列仪器设备模拟动画和录像等教学软件，并从日本引进了Jade 6射线衍射数据处理软件，可通过学校的局域网及宽带网经常保持更新，在教学过程中发挥积极的作用。在课程网站上建立了电子教案、教学指导、自测练习等，学生可以在网上自主学习，促进了教学效果的发挥。

重点、难点理论部分的教学采用“课前预习-学生发问-难点讲解-老师质疑-小组报告-学生汇报讲演”的“六步教学法”。通过学生自主学习，老师难点讲解的办法，逐步加深学生对教学重点、难点的理解，最后通过“汇报讲演”的形式牢固紧握。除此，本课程主讲教师都承担了大量的科研项目，在介绍材料结构分析方法基础知识后，结合科研案例讲解材料结构分析方法在材料研究中的具体应用，激发了学生的学习热情，加深了学生对所学知识的理解和掌握。

五、编纂特色教材，夯实教学基础

在教学条件保障上，所在学科为一级国学重点学科，该课程开设历史悠久，积淀深厚。自1980年以来，中南大学编写了《金属X射线衍射与电子显微分析技术》、《晶体X射线衍射学基础》（李树棠主编，冶金工业出版社出版）等教材，姜锋、尹志民主编的《材料结构分析》被纳入新世纪材料科学丛书选题；出版了《X射线衍射学实验方法》（李树棠主编，冶金工业出版社出版）及《金属材料科学与工程实验教程》（潘清林主编，中南大学出版社出版）等实验指导书籍，另外，尹志民主编了实验讲义《材料电子显微分析实验技术》，黄继武主编了网络讲义《Jade 5使用手册》。这些教材、实验教材及网络讲义等被全国多所高校选为本科教材和考研参考书，在国内产生极大的影响和反响。

精品课程建设旨在利用现代信息技术，发挥高校人才优势和知识文化传承创新作用，广泛传播国内外文化科技发展趋势和最新成果，展示我国高校教师先进的教学理念、独特的教学方法、丰硕的教学成果。经过课程建设，使本课程形成系统、完善的全方位、立体化的教学体系，取得高质量的教学研究成果的同时，将中南大学“材料结构分析”课程建设成教学资源网络共享、在全国具有示范作用的国家级精品课程。

参考文献：